فهرست مطالب

آنالیز سازه - زلزله - سال نوزدهم شماره 1 (بهار 1401)

نشریه آنالیز سازه - زلزله
سال نوزدهم شماره 1 (بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/03/18
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سید فتح الله ساجدی *، مصطفی عچرش امیری صفحات 1-23

    امروزه کاربرد کامپوزیت های پلیمری تقویتی به صورت گسترده در بهبود رفتار لرزه ای سازه ها رایج است. سابقه سازه های تقویت شده با ورق های پلیمری بیشتر مربوط به تقویت تیر و ستون است، و تاثیر این ورق ها بر ظرفیت دیوار برشی های بازشودار، عمدتا در قاب های یک دهانه با ارتفاع کمتر از چهار طبقه، بررسی شدند. در این تحقیق، ضریب رفتار سیستم ترکیبی قاب خمشی بتنی ویژه همراه با دیوار برشی بتنی بازشودار و تقویت شده با الیاف پلیمری تقویتی کربن، محاسبه شد. دیوار برشی بتنی به عنوان تقویت کننده به قاب خمشی بتن مسلح ویژه در دو ارتفاع 8 و 12 طبقه که از قبل طراحی شدند، اضافه شد، سپس در دیوارها بازشوهای دایره ای، لوزی و مستطیلی ایجاد شدند و به اطراف بازشوها الیاف تقویتی کربن در امتدادهای 45 و 90 درجه در یک طرف و دو طرف دیوار افزوده شدند. نتایج تحلیل نشان داد که مقاومت سازه با ایجاد بازشو در دیوار کم شد، و وقتی که الیاف به اطراف بازشو اضافه شدند، مقاومت کمی افزایش یافت؛ این افزایش ناچیز مقاومت به دلیل کم بودن میزان الیاف است. برای پاسخ به این شبهه اطراف بازشو به مساحت دیوار یک لایه الیاف در یک طرف، در دوطرف و دولایه الیاف در یک طرف دیوار چسبانده شدند؛ تحلیل نتایج نشان داد که هرچه سطح الیاف تقویتی بر روی دیوار افزایش یابند، ظرفیت و ضریب رفتار سازه بیشتر می شود. افزودن الیاف تقویتی در دوطرف دیوار اثر بهتری بر ضریب رفتار و ظرفیت سازه نسبت به کاربرد دو لایه الیاف در یک طرف دیوار داشت.

    کلیدواژگان: لرزه خیزی، ضریب رفتار، قاب خمشی بتن مسلح ویژه، دیوار برشی بتنی دارای بازشو، الیاف پلیمری کربن
  • علیرضا میرزائی *، اشکان ترابی، امیر تابع بردبار صفحات 24-34

    مقاوم‌سازی ساختمان‌ها و بهبود عملکرد آن‌ها طی سال‌های اخیر بسیار مورد توجه صنعت گران و مهندسان قرار گرفته است. با پیشرفت تکنولوژی و ارایه مصالح نوین در حوزه ساختمان، کیفیت مقاوم‌سازی و بهسازی سازه‌ها نیز ارتقاء پیدا نموده است. سازه‌های بسیاری در دنیا با استفاده از مصالح بتن‌آرمه ساخته شده‌اند که البته در زلزله‌های گذشته نیز این مصالح عملکرد مناسبی را از خود نشان داده‌اند. مقاوم‌سازی این سازه‌ها و ارایه راهکارهای نوین در بهبود عملکرد آن‌ها نیز توسط محققان زیادی مورد بررسی قرار گرفته است و راه کارهای متفاوتی از جمله استفاده از ژاکت بتنی پیشنهاد و مورد استفاده قرار گرفته است. در تحقیق پیش ‌رو با استفاده از بتن پس کشیده به ارایه راهکاری نوین در جهت تقویت خمشی تیر بتن مسلح با استفاده از نرم‌ افزار ABAQUS پرداخته شده است. در این روش با اضافه نمودن لایه بتنی پس‌کشیده به تیر بتن مسلح (نمونه پایه) از طرفین، عملکرد خمشی آن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیل‌های انجام شده بیانگر سازگاری رفتاری مناسب این روش با توجه‌ به ظرفیت کششی بالای کابل فولادی دارد که می‌تواند تاثیر بسزایی بر بهبود عملکرد، افزایش ظرفیت تیر بتن مسلح و انتقال مفصل پلاستیک از دهانه میانی به  دهانه انتهایی تیر داشته باشد.

    کلیدواژگان: مقاوم سازی، پس کشیدگی، تیر بتن مسلح، نرم افزار ABAQUS، مفصل پلاستیک
  • امان الله حسن زاده رحیم آبادی، یحیی نصیرا *، علی قمری صفحات 35-49

    دیوارهای برشی فولادی در کاربردهای اولیه بیشتر بصورت تقویت شده بودند، اما ‏امروزه برای پژوهشگران، عملکرد مناسب دیوارهای برشی فولادی بدون سخت کننده ‏مشخص شده است. زمانی که ضخامت ورق فولادی و تنش تسلیم کم میباشد، ورق در بارهای بسیار ‏کم کمانش نموده و مکانیزم تحمل بار از برش درون صفحه به میدان کششی قطری تبدیل ‏می گردد. در این پژوهش عملکرد خمشی قاب بتن مسلح  سه طبقه و یک دهانه که دارای ورق پرکننده فولادی شکل‌پذیر با نقطه تسلیم پایین می­باشد،  با استفاده از نرم‌افزار آباکوس مورد بررسی قرار گرفته است. تعداد نمونه های مورد بررسی در این پژوهش 45 مدل در نظر گرفته شد. پارامترهای مورد بررسی در این قاب بتن مسلح دارای دیوار برشی فولادی، تنش تسلیم دیوار برشی، ضخامت دیوار برشی و نسبت دهانه به ارتفاع میباشد و مولفه‌های سختی اولیه، نیروی تسلیم، نیروی ماکزیمم، جابجایی تسلیم  و انرژی، مبنای مقایسه نمونه های عددی قرار گرفته است. نتایج این مطالعه عددی نشان داد، با تغییر پارامتر نسبت دهانه به ارتفاع، ضخامت و تنش تسلیم ورق فولادی با نقطه تسلیم پایین، بیشترین درصد افزایش مولفه سختی سکانتی 39/49، 59/45 و 67/59 درصد، بیشترین درصد افزایش مولفه مقاومت نهایی 64/27، 88/30 و 73/40 و بیشترین افزایش مولفه انرژی استهلاکی به ترتیب 35/32، 19/34 و 9/44  درصد حاصل شده است. در مدل‌های عددی قاب‌های بتن مسلح دارای دیوار برشی فولادی از جنس ورق با نقطه تسلیم پایین، مود شکست ناشی از کمانش موضعی و چروک شدگی ورق پرکننده فولادی قاب و ترک‌های موضعی در محل اتصال تیر به ستون در قاب بتن مسلح است. پارامتری که بیشترین تاثیر را بر مقدار تغییرات سختی، مقاومت خمشی و انرژی استهلاکی در قاب مورد مطالعه دارد، پارامتر تنش تسلیم ورق فولادی با نقطه تسلیم پایین می‌باشد. همچنین در ستونها و تیرها، ترکهای بتنی طولی به دلیل نیروی لنگر منتقل شده در اثر میدان کششی در صفحات پر کننده فولاد رخ داده است.

    کلیدواژگان: قاب بتن مسلح، ورق فولادی با نقطه تسلیم پایین، بارگذاری افزاینده جانبی، اجزای محدود
  • محمود محمدی *، محمد اسدیان قهفرخی، محمد امیری صفحات 50-58

    میراگرهای الحاقی TADAS[1] یک نوع سیستم کنترل غیرفعال می باشند که می‌توان در طراحی لرزه ای یا مقاوم سازی سازه های دریایی از آن‌ها استفاده نمود. متداولترین نوع سازه های فراساحلی دریایی ثابت که مورد استفاده قرار می‌گیرند، سکوهای جکت یا شابلونی هستند.  این میراگرها در حالت ترکیبی با سازه های دریایی با استهلاک بخش زیادی از انرژی ورودی زلزله، تقاضای اتلاف انرژی توسط اعضای اصلی قاب در این نوع سازه ها را به شدت کاهش می دهند و از این جهت موجب افزایش ایمنی سازه‌ها می‌گردند. در این مطالعه، رفتار میراگر TADAS در تغییرمکان های بزرگ در سکوی SPD21  که از سکوهای دریایی فاز یک پارس جنوبی می‌باشد مورد بررسی قرار گرفته و بعضی از جزییات نادرست محتمل در طراحی آن، که در صورت عدم توجه می‌تواند خساراتی را برای سازه در پی داشته باشد، بررسی و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. برای تحقیق پیرامون این موضوع، میراگر TADAS با تمام جزییات در سازه  دریاییSPD21 در نرم افزار اجزا محدود  ABAQUS شبیه سازی شد و تحت بارگذاری زلزله پیوسته منتج به تغییرمکان های بزرگ قرار گرفت . مشخص گردید که سختی میراگر در یک تغییرمکان بزرگ به شدت و به صورت ناگهانی افزایش می‌یابد که این افزایش ناگهانی می‌تواند منجر به پاسخ های نامطلوب و حتی کمک به تخریب سازه دریایی گردد و  لقی پین ها سبب تاخیر در عملکرد میراگر شده و احتمال آن که میراگر در زلزله ها نقش کمتری ایفا کند را افزایش می‌دهد. در این پژوهش مشخص گردید که اگر ارتفاع شکاف میراگر TADAS تا 9 سانتیمتر افزایش داده شود و پین ها نیز در هنگام نصب میراگر در پایین ترین نقطه درون شکاف قرار گیرند، میراگرهای TADAS نصب شده بر سکوی شابلونی توانایی مقاومت در برابر نیروهای وارده زلزله و تغییر مکان‌های بزرگ ناشی از آن ها تا 9/17 سانتیمتر را دارا می‌باشند که نقش بسزایی در پایداری سازه‌های سکوهای شابلونی نظیر SPD21 را در هنگام وقوع زلزله و تغییر مکان های بزرگ خواهند داشت.

    کلیدواژگان: میراگر هیسترتیک TADAS، تغییرشکل، خطای طراحی، سکوی شابلونی SPD21
  • علیرضا انصاری *، سعید عباسی، اصغر رسولی صفحات 60-67

    برای بهبود رفتار سیستم لرزه بر و افزایش ظرفیت سازه ، استفاده از میراگرها روشی مناسب برای استهلاک انرژی و کاهش تقاضای لرزه ای می باشد. رفتار سازه ها در هنگام زمین لرزه رابطه مستقیم با سختی، شکل پذیری و منحنی های هیسترزیس استهلاک انرژی سیستم مقاوم دارد و کنترل و استهلاک انرژی ورودی به سازه به منظور کاهش خسارت ناشی از زمین لرزه، روش مناسب برای پاسخ به نیاز سازه ها می باشد. بدین منظور سیستمی معرفی شده است که با کاربرد آن حین وقوع زلزله و به دلیل شکل پذیری بالایی که دارد مانند یک فیوز عمل نموده و از وقوع خرابی در المان های اصلی سازه جلوگیری می کند. در این مطالعه نوع خاصی از میراگر تسلیمی با رفتار پیچشی که آن را میراگر تسلیمی-پیچشی یا به اختصار TFD[1] می نامیم مورد بررسی قرار می گیرد و توان جذب انرژی سازه مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور سیستم پیشنهادی به صورت عددی در نرم افزار ABAQUS مورد بررسی غیر خطی قرار گرفته است و نتایج این تحقیق بدست آمده حاکی از آن است که استفاده از میراگر TFD سبب استهلاک انرژی در عضو رابط شده و سهم سایر اعضای سازه را در جذب انرژی به طور چشم گیری کاهش داده و رفتار سازه را در سطح عملکرد بهتری قرار می دهد.

    کلیدواژگان: میراگر تسلیمی-پیچشی، منحنی بار-تغییر شکل، تحلیل استاتیکی غیر خطی، کنترل سازه، استهلاک انرژی
  • سید شهاب امامزاده، امین جوانمردی صفحات 68-78

    در این تحقیق نقاط ضعف و قوت سیستم های مقاوم جانبی ساختمان های بلند شناسایی شده و سیستم مناسب هم از لحاظ فنی و هم از نظر اقتصادی پیشنهاد می گردد. در این راستا برای یک ساختمان 45 طبقه فرضی، سه نوع سیستم لوله در لوله با کلاهک خرپایی، سیستم قاب خمشی با کلاهک خرپایی و سیستم هسته مرکزی با بازوی مهاری و کمربند خرپایی با یکدیگر مقایسه شده اند. تحلیل غیرخطی سازه به روش بار افزون انجام شده و جابجایی نسبی طبقات از نرم افزار ETABS استخراج شده اند. نتایج این تحقیق نشان داد که سیستم هسته مرکزی با بازوی مهاری و کمربند خرپایی در ساختمان 45 طبقه فرضی از نظر اقتصادی مناسب تر از سایر سیستم ها است. نتیجه دیگر اینکه هرچه قدر محل قرارگیری کمربند خرپایی به طبقات ابتدایی نزدیک تر باشد، باعث بهینه شدن عملکرد سیستم سازه ای خواهد شد؛ هر چند که این موضوع سبب سنگین شدن مقاطع مهاربند ها می شود ولی این موضوع تاثیر چندانی بر وزن کل سازه نخواهد داشت.

    کلیدواژگان: ارزیابی فنی و اقتصادی، سیستم های مقاوم جانبی، ساختمان های بلند
|
  • Seyed Fathollah Sajedi *, Mostafa Echresh Amiri Pages 1-23

    Today, the reinforcing polymer composites are widely applied to improve the seismic behavior of the structures. The history of structures reinforced with polymer sheets is mostly related to the reinforcement of beams and columns. In this study, the behavior coefficient of a special concrete moment-resisting frame in combination with a concrete shear wall (CSW) with opening and retrofitted with Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) was calculated.  The CSW was added as a reinforcement to the pre-designed concrete moment-resisting frame at two heights of 8 and 12 floors, then circular, rhombic and rectangular openings were created in the walls and CFRP were added around the openings along 45 and 90 degrees on one side and both sides of the wall. The results of the analyses presented that the strength of the structure decreased with the opening of the wall, and when the fibers were added around the opening, the resistance increased slightly; this slight increase in strength is due to the low amount of fibers. To cope with this issue, a layer of fibers was glued to the wall area on one side, on both sides, and two layers of fibers on one side of the wall around the opening. The interpretation of the results indicated that the higher the level of reinforcing fibers on the wall, the higher the capacity and behavior coefficient of the structure. The addition of CFRP on both sides of the wall had a better effect on the behavior coefficient and capacity of the structure than the application of two layers of fibers on one side of the wall.

    Keywords: seismicity, behavior coefficient, Special concrete moment-resisting frame, Shear wall with opening, Carbon fiber reinforced polymers (CFRP)
  • Alireza Mirzaee*, Ashkan Torabi, Amir Tabebordbar Pages 24-34

    Retrofitting of buildings and improving their performance has received a lot of attention from researchers and engineers in recent years. With the advancement of technology and the presentation of new materials in the field of construction, the quality of retrofitting and improving of structures has also enhanced. Many structures in the world have been built using reinforced concrete materials, which have exhibited a good performance during previous earthquakes, too. The reinforcement of these structures and the presentation of new solutions to improve their performance have also been studied by many researchers and various solutions such as the use of concrete jackets have been proposed and applied. In the present study, using the posttensioned concrete, a new approach is presented to strengthen the flexural strength of reinforced concrete beams using ABAQUS software. In this method, by adding a posttensioned concrete layer to the reinforced concrete beam (base sample) from both sides, its flexural performance has been investigated. The results of the analyses indicate the appropriate behavioural compatibility of this method due to the high tensile capacity of steel cable, which can have a significant effect on ductility, improving  performance, increasing the capacity of reinforced concrete beams and transferring of the plastic joint from the middle span to  of the end of the beam.

    Keywords: Retrofitting, Post-tensioning, RC beam, Abaqus Software, Plastic joint
  • aman hassanzade rahimabadi, yahya nasiraa *, ali ghamari Pages 35-49

    The first steel shear walls were mainly utilized in retrofitted form, but steel shear walls are now known to offer reliable performance without stiffeners. With low thickness and yield strength, the plate would buckle under small loads, transitioning from an in-plane shear mechanism to the diagonal tension field. Using ABAQUS, the present study takes a numerical approach and investigates a three-story, single span Reinforced Concrete Frame (RCF) with Low Yield Point (LYP) steel infill plates. A total of 45 models were studied. The yield stress of the shear wall, shear wall thickness, and the span-to-height ratio of the RCF were evaluated for the RCF, and the numerical models were compared in terms of secant stiffness, yield load, maximum load, yield displacement, and dissipated energy. Changing the span-to-height ratio and the thickness and yield strength of the LYP steel plate, increased the secant stiffness by, respectively, 49.39, 45.59, and 59.67%, the ultimate strength by 27.64, 30.88, and 40.73%, and energy dissipation by 32.35, 34.19, and 44.9%. The failure modes in the numerical models of RCFs with LYP steel plate shear walls resulted from local buckling and wrinkling of the steel infill plate. The yield strength of the LYP steel plate was found to control the stiffness, flexural strength, and energy dissipation in the RCF with a steel plate shear wall. Moreover, longitudinal cracks were created in the concrete in columns and beams due to the transfer of momentum by the tension field of the steel infill plates.

    Keywords: Reinforced Concrete Frame, LYP Steel Plate, Incremental Lateral Loading, Finite Element
  • mahmood mohammadi *, mohammad asadian ghahferokhi, mohammad amiri Pages 50-58

    TADAS additional dampers are a type of passive control system that can be used in seismic design or retrofitting of offshore structures. The most common type of fixed offshore structures that are used include jacket or template platforms. These dampers in combination with offshore structures through the consumption of a large part of the input energy of the earthquake, greatly reduce the demand for energy loss by the main members of the frame in this type of structures and therefore increase the safety of structures. In the present study, the behavior of TADAS dampers in large displacements in SPD21 platform, which is one of the offshore platforms of South Pars phase 1, was investigated and some possible incorrect details in its design, which if not paid attention can cause damage to the structure, were reviewed and analyzed. To investigate this issue, the TADAS damper was simulated in full detail in the SPD21 offshore structure in ABAQUS finite element software and was subjected to continuous earthquake loading resulting in the large displacements. It was found out that the stiffness of the damper increases sharply and abruptly in a large displacement, which can lead to undesirable responses and even help to destroy the marine structure, and the looseness of the pins delays damper performance and increases the likelihood that dampers will play a lesser role in the earthquakes. In this research, it was deduced that if the height of the TADAS damper gap is increased up to 9 cm and the pins are at the lowest point inside the gap when installing the damper, the TADAS dampers installed on the template platform will be able to withstand the forces of earthquake and large displacements caused by them up to 17.9 cm which will play an important role in the stability of template platform structures such as SPD21 in the event of an earthquake and large displacements.

    Keywords: TADAS hysterical damper, deformation, design error, SPD21 template platform
  • alireza ansari *, saeed abbasi, asghar rasouli Pages 60-67

    To improve the behavior of seismic system and increasing the capacity of structures, using of dampers is a suitable method for energy dissipation and reduction of seismic demand. The behavior of structures during earthquake has a direct relationship with the stiffness, ductility and hysteresis curves of the energy dissipation of the resistant system. Controlling and dissipating the energy input to the structure in order to reduce earthquake damage is a perfect way to meet the needs of structures. For this purpose, a system has been introduced that is utilized as a fuse during the earthquake due to its high ductility and prevents damage to the main elements of the structure. In this study, a specific type of yield damper with torsional behavior named yield-torsional damper or TFD is investigated and the energy absorption capacity of the structure is evaluated. It was observed that this system increases the power of structural energy absorption. For this purpose, the proposed system has been numerically examined nonlinearly in ABAQUS software. The results of this research indicate that the application of TFD dampers results in the structure to depreciate energy in the interface member and significantly reduces the contribution of other structural members in the energy absorption and puts the behavior of the structure at a better performance level.

    Keywords: Yield-torsional damper, Pushover curve, Nonlinear Static Analysis, Structural Control, Energy Dissipation
  • shahab Emamzadeh, Amin Javanmardi Pages 68-78

    In this research, the strengths and weaknesses of lateral systems of tall buildings are identified and a suitable system is proposed both technically and economically. In this regard, for a hypothetical 45-storey building, three types of pipe in pipe system with truss belt cap, moment frame system with truss belt cap and central core system with restraint arm and truss belt are compared. Nonlinear analysis of the structure was performed by pushover method. In addition, the relative displacement of the floors was extracted by ETABS software. The results revealed that the central core system with the restraint arm and truss belt in a hypothetical 45-storey building is economically more viable than other systems. Another consequence is that the closer the truss belt is to the ground floors, the better the performance of the structural system. Although this makes the bracing sections heavier, it will not have much effect on the overall weight of the structure.

    Keywords: Technical, Economic Evaluation, Lateral Resisting Systems, Tall Buildings